Мозг мыши: создание с нуля
"Мозг мыши с областями, выведенными из эмбриональных стволовых клеток, неотличим от обычного мышиного мозга в области памяти и обучающих задач"
Новая платформа для нейробиологов
Ученые, изучающие воздействие генетики на заболевание мозга, давно искали наилучшую модель для экспериментов. Культуры генетически модифицированных последовательностей клеток могут выявить некоторые признаки того, как определенные гены влияют на развитие психических расстройств и рака мозга. Но такие модели не могут продемонстрировать истинный вид функции мозга, который может быть изучен с помощью генетически модифицированных мышей.
Даже очень тщательно разводя мышей для изучения воздействия генов на мозг, присутствует несколько недостатков. Циклы размножения являются длительными и дорогостоящими, и желаемая генная специфичность может быть проверена, но не гарантирована, когда рождаются мышата.
Ученые из Бостонской детской больницы и UC Сан-Франциско описывают новый способ создания индивидуальных моделей мыши для изучения мозга. Во-первых, естественный токсин можно использовать в эмбрионах мыши, чтобы убить молодые клетки мозга, которые обычно превращаются в передний мозг. Затем развивающийся передний мозг животных может быть восстановлен из генно-модифицированных стволовых клеток, содержащих специфические генетические модификации, необходимые для изучения.
Эта «замена переднего мозга» приводит к полному функционированию мышат, которые имеют жестко контролируемую генетику, что позволяет ученым изучать, как специфические гены влияют на нарушения функционирования мозга с большей степенью контроля.
«Мы рассматриваем эту стратегию как совершенно новую платформу для нейробиологов для изучения многих аспектов мозга, от базовых знаний о том, какие гены контролируют развитие мозга, до потенциальной находки новейших генных методов лечения рака мозга и психических расстройств», – говорит Фред Альт, доктор философии, соавтор новой статьи и директор Бостонской детской программы по клеточной и молекулярной медицине.
«Мыши с мозговыми областями, выведенными из эмбриональных стволовых клеток, неотличимы от обычных мышей в области памяти и обучающих задачах», – отмечает Бьорн Швер, доктор медицины, кандидат наук, бывший стажер в лаборатории Альт, который теперь является доцентом в UCSF и соавтором статьи.
Альт и его команда, в том числе Швер, также публикуют подробный набор инструкций, чтобы ученые во всем мире могли быстро внедрить эту технику в свои собственные нейробиологические лаборатории.
Изучение разрыва генов и редких заболеваний головного мозга
Особая цель лаборатории Альта в разработке этой техники – использовать ее в качестве платформы для изучения набора недавно обнаруженных генов, которые очень восприимчивы к разрыву в клетках-предшественниках мышиного мозга. Ученые хотят определить частоту и механизмы, с помощью которых эти гены могут нарушаться, и определить, способствует ли процесс разрушения нейропсихиатрическим заболеваниям и раку мозга.
Более того, Альт и Швер полагают, что данную генную технику можно реализовать, чтобы помочь персонализированной медицине. Создавая пользовательские модели мозга мыши, ученые-врачи смогут имитировать уникальный генетический профиль недиагностированных пациентов с редкими заболеваниями и расстройствами головного мозга.
Источник:
Amelia N. Chang, Zhuoyi Liang, Hai-Qiang Dai, Aimee M. Chapdelaine-Williams, Nick Andrews, Roderick T. Bronson, Bjoern Schwer, Frederick W. Alt.
Neural blastocyst complementation enables mouse forebrain organogenesis.